Tìm hiểu một số kỹ thuật phát hiện biên trong xử lý ảnh

Xử lý ảnh là một nghành khoa học còn tương đối mới mẻ so với nhiều nghành khoa học khác. Tuy nhiên, hiện nay nghành khoa học này đang tiến những bước dài và đang dần khẳng định là một trong những nghành khoa học không thể thiếu được trong các lĩnh vực ứng dụng công nghệ thông tin.
Trong Xử lý ảnh việc nhận dạng và phân lớp các đối tượng đòi hỏi rất nhiều quá trình xử lý khác nhau, trong đó một công cụ không thể thiếu được đó là việc phát hiện biên. Do đó biên đóng một vị trí hết sức cơ bản trong phân tích ảnh, biên tạo nên khuôn dạng của đối tượng. Biên là ranh giới giữa một đối tượng và nền hay là đường ranh giới phân biệt giữa hai đối tượng kề nhau. Điều này có nghĩa là nếu như các biên của đối tượng được xác định chính xác thì các đối tượng cũng được định vị và các thuộc tính cơ bản của đối tượng như diện tích, chu vi và hình dạng cũng có thể tính được.

1.1. Tổng quan về xử lý ảnh ......................................................................... 6
1.1.1. Xử lý ảnh .................................................................................... 6
1.1.2. Ảnh và điểm ảnh ........................................................................ 7
1.1.3. Mức xám ( Gray level) .............................................................. 7
1.1.4. Pixel ( Picture element) ............................................................. 7
1.1.5. Biểu diễn ảnh ............................................................................. 7
1.1.6. Tăng cƣờng và khôi phục ảnh .................................................. 8
1.1.7. Biến đổi ảnh ............................................................................... 8
1.1.8. Phân tích ảnh ............................................................................. 8
1.1.9. Nhận dạng ảnh ........................................................................... 8
1.1.10. Nén ảnh ..................................................................................... 8
1.2. Các định dạng cơ bản trong xử lý ảnh ................................................. 9
1.3. Một số khái niệm cơ bản trong phát hiện biên .................................. 10
1.3.1. Khái niệm biên ......................................................................... 10
1.3.2. Tại sao phải tìm biên ............................................................... 10
1.3.3. Các khái niệm về nhiễu ........................................................... 11
1.3.4. Quy trình phát hiện biên ........................................................ 12
1.4. Các phƣơng pháp đánh giá thuật toán phát hiện biên ..................... 12
1.4.1. Đánh giá Pratt .......................................................................... 13
1.4.2. Đánh giá Kitchen-Rosenfeld ................................................... 13

CHƢƠNG II: CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BIÊN CỔ ĐIỂN ...... 15
2.1. Cơ sở về các phép toán tìm biên ......................................................... 15
2.1.1. Khái niệm ................................................................................. 15
2.1.2. Toán tử đạo hàm ...................................................................... 17
2.2. Phƣơng pháp tìm biên dựa trên kĩ thuật lọc tuyến tính .................. 18
2.2.1. Phƣơng pháp đạo hàm bậc nhất Gradient ........................... 19
2.2.2. Phƣơng pháp đạo hàm bậc 2 Laplace ................................... 21
2.3. Một số phƣơng pháp tìm biên phi tuyến ............................................ 22
2.3.1. Phƣơng pháp tìm biên theo hình chóp ( pyramid edge
detection) ............................................................................................ 22
2.3.2 Phƣơng pháp toán tử tìm biên la bàn Kirsch. ....................... 24
2.4. Kỹ thuật dò biên tổng quát.................................................................. 25
2.4.1. Các khái niệm cơ bản .............................................................. 25
2.4.2. Các kỹ thuật dò biên ............................................................... 26
CHƢƠNG III: PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BIÊN DỰA VÀO ............ 29
PHÉP TOÁN HÌNH THÁI ............................................................................. 29
3.1. Các phép toán hình thái cơ bản .......................................................... 29
3.2. Thuật toán phát hiện biên dựa vào phép toán hình thái .................. 31
3.3. Ứng dụng của các phép toán hình thái trong nhận dạng biên ảnh . 32
CHƢƠNG IV: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BIÊN NÂNG
CAO .................................................................................................................. 33
4.1. Phƣơng pháp Canny ............................................................................ 33
4.1.1. Cơ sở lý thuyết của thuật toán ............................................... 33
4.1.2 . Mô tả thuật toán ..................................................................... 35
4.2. Phƣơng pháp Shen - Castan ................................................................ 39
4.2.1. Cơ sở lý thuyết của thuật toán ............................................... 39
4.2.2 Hoạt động thuật toán ............................................................... 41
4.3. Phƣơng pháp phát hiện biên Marr- Hildreth.................................... 43
4.3.1. Cơ sở lý thuyết chung .............................................................. 43
4.3.2. Mô tả thuật toán ...................................................................... 44
ỨNG DỤNG CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BIÊN .......................... 45
CHƢƠNG V: CÀI ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC THUẬT TOÁN................ 48
5.1. Các phƣơng pháp cổ điển .................................................................... 48
5.1.1. Thuật toán ................................................................................ 48
5.2. Phƣơng pháp Canny và phƣơng pháp Shen-Castan ........................ 50
5.2.1. So sánh hai thuật toán ............................................................. 50
5.2.2. Đánh giá và so sánh hai phƣơng pháp .................................. 51
KẾT LUẬN ...................................................................................................... 52
CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH NGUỒN ......................................................... 53

LINK DOWNLOAD